Да, оба CLR могут находиться на одном компьютере - фактически, .NET 4 позволяет иметь один и тот же процесс , на котором одновременно размещены оба CLR!
Разные сборки в GAC будут иметь разные версии, поэтому, если ваши ссылки указывают версию, CLR загрузит соответствующую. Конечно, вам нужно убедиться, что у вас есть соответствующий CLR, загружающий соответствующую сборку; в то время как v4 CLR может загружать сборки v2 (с некоторыми ограничениями, IIRC), вы не должны пытаться загрузить сборку v4 из v2 CLR.
Что касается того, почему у вас проблемы - это действительно невозможно сказать без дополнительной информации. (Каждый раз, когда вы задаете вопрос и у вас появляется ошибка, скажите, что это за ошибка .)