本发明公开了一种CO2加氢制取低碳烯烃的系统：包括产物分离单元，其入口连接合成反应单元的出口，合成反应单元的进口连接CO2气提纯单元和H2气提纯单元。其中，H2气提纯单元包括一个洗氨塔，其下部入口与驰放气连通，上部入口与软化水连通，洗氨塔顶部通过冷凝器和气液分离器连接有第一预热器，第一预热器通过串联的两级膜分离器连接到合成反应单元的H2气进口。CO2气提纯单元包括一个吸收塔，其下部入口连通一个存储烟道气的储气罐，上部入口与一乙醇胺连通；吸收塔下部出口通过富液泵连接贫富液换热器，吸收塔上部出口通过贫液泵和一个冷却器连接贫富液换热器，该贫富液换热器与再生塔的入口连接；再生塔顶部出口连接到合成反应单元的CO2气进口。