A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色属于氧化还原反应，故A错误；
B．乙烯在催化剂作用下生成聚乙烯属于加聚反应，故B错误；
C．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色属于加成反应，故C错误；
D．甲烷与氯气混合光照一段时间后黄绿色褪去属于取代反应，故D正确；
故选D．
A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色属于氧化还原反应，故A错误；
B．乙烯在催化剂作用下生成聚乙烯属于加聚反应，故B错误；
C．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色属于加成反应，故C错误；
D．甲烷与氯气混合光照一段时间后黄绿色褪去属于取代反应，故D正确；
故选D．