本实用新型提供了一种以富异丁烷碳四为原料的丁烷丁烯分离系统，包括异丁烷分离装置、烷烯分离装置、丁烯应用装置，异丁烷分离装置用于分离出异丁烷，和/或将富异丁烷碳四中的二烯烃、炔烃转变为单烯烃，和/或将1‑丁烯异构为2‑丁烯，烷烯分离装置用于通过萃取精馏分离丁烷及丁烯，丁烯应用装置用于对丁烯进行叠合、齐聚、裂解、烷基化、氧化、水合或醇解。本实用新型所述的丁烷丁烯分离系统以富异丁烷碳四为原料，能够实现异丁烷、正丁烷、正丁烯的分离，分离产品纯度高，满足下游进料指标要求，通过异丁烷分离装置或丁烯应用装置去除其中的部分组分，降低烷烯分离装置的进料量，从而降低系统整体能耗。